Arten von IoT-Sensoren

Das Internet der Dinge (IoT) hat das Potenzial die Arbeit von Systemen und Unternehmen zu revolutionieren. Es ermöglicht nicht nur eine stärkere Automatisierung, sondern auch eine größere Transparenz, da riesige Datenmengen, gesammelt, analysiert, gemeldet und verarbeitet werden können. Dies geschieht oft ohne menschliche Interaktion oder Beteiligung. 

Das effiziente Sammeln von Daten beginnt mit dem Einsatz von IoT-Sensoren. Sensoren sind Geräte, die auf physische Eingaben reagieren und diese dann anzeigen, übertragen oder künstliche Intelligenz (KI) einsetzen, um auf der Grundlage dieser Eingaben Urteile zu fällen oder Betriebsbedingungen zu ändern. Im Zusammenhang mit dem industriellen Internet der Dinge werden die von den Sensoren empfangenen Daten genutzt, um Unternehmenseigentümern und Managern zu helfen, fundierte Entscheidungen über ihre Betriebsabläufe zu treffen, und um es Kunden und Benutzern zu ermöglichen, die Waren und Dienstleistungen des Unternehmens effektiver zu nutzen. 

Mit dem Wachstum des Internet of Things (IoT)-Projekts werden immer mehr Sensoren zur Überwachung und Erfassung von Daten für die Analyse und Verarbeitung eingesetzt.

IoT-Sensortypen

IoT-Sensoren sind so konstruiert, dass sie auf bestimmte Arten von physikalischen Umständen reagieren und dann ein Signal liefern, welches das Ausmaß des überwachten Zustands darstellt. Licht, Wärme, Schall, Entfernung, Druck oder ein bestimmtes Szenario, wie das Vorhandensein oder Fehlen eines Gases oder einer Flüssigkeit, sind Beispiele für solche Situationen. Im Folgenden sind Beispiele für gängige IoT-Sensoren aufgeführt: 

• Temperatursensoren
• Drucksensoren
• Bewegungssensoren
• Füllstandssensoren
• Bildsensoren
• Näherungssensoren
• Wasserqualitätssensoren
• Chemische Sensoren
• Gas-Sensoren
• Rauch-Sensoren
• Infrarot (IR)-Sensoren
• Beschleunigungssensoren
• Gyroskopische Sensoren
• Feuchte-Sensoren
• Optische Sensoren

Art und Funktion der Sensoren

Temperatursensoren

Temperatursensoren überwachen die Temperatur der Luft oder eines physischen Gegenstands und wandeln sie in ein elektrisches Signal um, das kalibriert werden kann, um die beobachtete Temperatur genau darzustellen. Diese Sensoren können verwendet werden, um die Temperatur eines wichtigen Geräts zu überwachen und zu erkennen, wenn es überhitzt oder kurz vor dem Ausfall steht. 

Drucksensoren

Drucksensoren erfassen den Luftdruck, den Druck eines gespeicherten Gases oder einer Flüssigkeit in einem geschlossenen System, wie einem Tank oder Druckbehälter oder das Gewicht eines Gegenstands, durch Messung des Drucks oder der Kraft pro Flächeneinheit, die auf den Sensor ausgeübt wird. 

Bewegungssensoren

Bewegungssensoren oder -detektoren können die Bewegung eines physischen Gegenstands durch den Einsatz einer der zahlreichen Technologien erfassen, wie z. B. Passiv-Infrarot (PIR), Mikrowellenerkennung oder Ultraschall, bei dem Schall zur Erkennung von Dingen verwendet wird. Diese Sensoren können in Sicherheits- und Einbruchserkennungssystemen sowie zur automatischen Steuerung von Türen, Waschbecken, Klima- und Heizungsanlagen und anderen Systemen eingesetzt werden. 

Füllstandssensoren

Der Füllstand einer Flüssigkeit im Verhältnis zu einem Normalwert wird mit Hilfe von Füllstandsensoren in ein Signal umgewandelt. Benzinmessgeräte zeigen beispielsweise den Kraftstoffstand im Tank eines Fahrzeugs an und liefern eine kontinuierliche Füllstandsanzeige. Es gibt auch Punktfüllstandssensoren, die den Flüssigkeitsstand digital oder in Echtzeit abbilden. Wenn der Tank fast leer ist, leuchtet bei bestimmten Fahrzeugen eine Lampe auf, die den Fahrer darauf hinweist, dass der Kraftstoff bald zur Neige geht. 

Bildsensoren

Bildsensoren nehmen Bilder auf, die dann digital gespeichert und verarbeitet werden. Beispiele hierfür sind Nummernschildleser und Gesichtserkennungssysteme. Bildsensoren in automatisierten Produktionslinien können Qualitätsprobleme erkennen, z. B. wie gut eine Oberfläche nach Verlassen der Spritzkabine beschichtet ist. 

Näherungssensoren

Näherungssensoren verwenden eine Reihe von technischen Konstruktionen, um das Vorhandensein oder Fehlen von Gegenständen zu erkennen, die sich dem Sensor nähern. Zu diesen Strategien gehören: 

• Induktive Technologie, die zur Erkennung von Metallgegenständen verwendet werden kann.
• Kapazitive Technologien, die mit Gegenständen arbeiten, die eine andere Dielektrizitätskonstante als Luft haben. 
• Photoelektrische Technologien, die einen Lichtstrahl verwenden, um einen Gegenstand zu beleuchten und von diesem zurück zu reflektieren, oder photovoltaische Technologien, die einen Lichtstrahl verwenden, um einen Gegenstand zu beleuchten und von diesem zurück zu reflektieren. 
• Ultraschalltechnologien erkennen ein Objekt, das sich dem Sensor nähert, indem sie ein Tonsignal aussenden. 

Sensoren für die Wasserqualität

Die Bedeutung des Wassers für die Menschen auf der Erde, nicht nur als Trinkwasser, sondern auch als kritisches Element in vielen Herstellungsprozessen, erfordert die Fähigkeit, die Merkmale der Wasserqualität zu fühlen und zu bewerten. Nachfolgend sind einige Beispiele dafür aufgeführt, was gefühlt und überwacht wird: 

• Vorhandensein von Chemikalien, wie z. B. Chlor- oder Fluoridwerte
• Sauerstoffgehalt, welcher das Wachstum von Algen und Bakterien beeinflussen kann
• elektrische Leitfähigkeit, welche die Menge der im Wasser vorhandenen Ionen anzeigen kann
• PH-Wert, der ein Maß für den relativen Säure- oder Alkaligehalt des Wassers ist
• Trübungsgrad, welcher ein Maß für die Anzahl der Schwebstoffe im Wasser ist

Chemische Sensoren

Chemische Sensoren dienen dazu, das Vorhandensein bestimmter chemischer Verbindungen zu erkennen, die versehentlich aus ihren Behältern in Bereiche gelangt sind, in denen sich Arbeiter aufhalten, und sind wichtig für das Management industrieller Prozessbedingungen. 

Gassensoren

Gassensoren werden wie chemische Sensoren kalibriert, um das Vorhandensein von brennbaren, giftigen oder entflammbaren Gasen in der Umgebung des Sensors zu erkennen. Im Folgenden sind einige Beispiele für bestimmte Gase aufgeführt, die erkannt werden können: 

• Aceton (z. B. Farben und Klebstoffe)
• Toluol (z. B. Möbel)
• Ethanol (z. B. Parfüm, Reinigungsflüssigkeiten)
• Schwefelwasserstoff (z. B. verwesende Lebensmittel)
• Benzol (z. B. Zigarettenrauch)

Rauchsensoren

Rauchsensoren oder -detektoren verwenden optische Sensoren oder Ionisationsdetektoren, um das Vorhandensein von Rauchbedingungen zu erkennen, die ein Anzeichen für einen Brand sein könnten. 

Infrarot (IR) Sensoren

Objekte erzeugen Infrarotstrahlung, die von Infrarotsensoren erfasst wird. Diese Art von Sensoren wird in berührungslosen Thermometern verwendet, um die Temperatur eines Gegenstands zu messen, ohne dass eine Sonde oder ein Sensor direkt auf dem Gegenstand platziert werden muss. Sie sind nützlich für die Bewertung der Wärmesignatur von Elektronik und die Überwachung von Blutfluss oder Blutdruck bei Patienten. 

Beschleunigungssensoren

Während Bewegungssensoren Bewegungen erfassen, messen Beschleunigungssensoren, die auch als Beschleunigungsmesser bekannt sind, die Geschwindigkeit eines Objekts. Ein freier Fall, eine schnelle Vibration, die eine Bewegung mit Geschwindigkeitsschwankungen auslöst, oder eine Drehbewegung können diese Veränderung verursachen. Beschleunigungssensoren verwenden eine Vielzahl von Technologien, eine davon ist: 

• Hall-Effekt-Sensoren, die auf Magnetfeldschwankungen angewiesen sind, um Veränderungen zu erkennen.
• Kapazitive Sensoren, die auf der Überwachung von Spannungsänderungen an zwei Oberflächen beruhen.
• Piezoelektrische Sensoren, welche eine Spannung erzeugen, die sich aufgrund der Sensorverzerrung in Abhängigkeit vom Druck ändert. 

Gyroskopische Sensoren

Gyroskope oder gyroskopische Sensoren verwenden ein 3-Achsen-System, um die Drehung eines Objekts zu überwachen und die Geschwindigkeit seiner Bewegung, die so genannte Winkelgeschwindigkeit, zu schätzen. Mit diesen Sensoren lässt sich die Ausrichtung eines Gegenstands bestimmen, ohne dass man ihn sehen muss. 

Luftfeuchtigkeitssensoren

Feuchtigkeitssensoren können die relative Feuchtigkeit von Luft oder anderen Gasen messen, d. h. die Menge des vorhandenen Wasserdampfs. Die Kontrolle der Umgebungsbedingungen ist bei der Herstellung von Materialien von entscheidender Bedeutung, und Feuchtigkeitssensoren ermöglichen Messungen und Anpassungen, um steigende oder fallende Werte zu minimieren. Eine typische Anwendung sind HVAC-Systeme zur Aufrechterhaltung des gewünschten Komforts. 

Optische Sensoren

Optische Sensoren reagieren auf Licht, das von einem Objekt reflektiert wird, und erzeugen ein entsprechendes elektrisches Signal, das zur Erkennung oder Messung eines Zustands verwendet wird. Diese Sensoren funktionieren, indem sie entweder die Unterbrechung eines Lichtstrahls oder dessen Reflexion durch das Vorhandensein eines Objekts erfassen. Zu den Arten von optischen Sensoren gehören: 

• Durchlichtsensoren, welche Objekte durch die Unterbrechung eines Lichtstrahls erkennen, wenn das Objekt den Weg zwischen einem Sender und einem entfernten Empfänger kreuzt.
• Retroreflexionssensoren, welche Sender und Empfänger in einem einzigen Gerät vereinen und eine separate reflektierende Oberfläche verwenden, um das Licht zum Gerät zurückzustrahlen.
• Reflexionslichttaster, welche ähnlich wie Reflexionslichttaster funktionieren, mit dem Unterschied, dass das zu erfassende Objekt als reflektierende Oberfläche dient.

Kabelgebundene und drahtlose Sensoren

Es gibt sowohl kabelgebundene als auch drahtlose Sensoren für die Überwachung verschiedenster Bereiche und Branchen. Didactum hält hierfür praxiserprobte Sensoren für Sie bereit, welche wichtige Umgebungs- und Sicherheitsfaktoren zuverlässig überwachen.